钢衬加固在水工隧洞中的应用

通过对钢衬接触灌浆技术特点介绍,结合工程实例,指出该技术在实际应用中常见问题及其处理措施、效果,并提出实际应用中应注意的问题。     

水工隧洞全断面钢衬灌胶加固有关问题研究

已建水工隧洞工程由地质条件变化、施工缺陷、结构老化、周围新建工程等原因导致结构强度不足或局部渗漏时,需要进行结构补强和防渗加固处理,而传统加固技术很难达到预期的效果。通过对隧洞全断面钢衬灌胶加固关键技术问题的分析研究,提出隧洞结构加固需要从衬砌结构强度、渗流和钢衬抗外压稳定三个方面进行分析计算,采用半解析有限元法求解压力钢管稳定性问题比较合理,计算结果可靠。通过工程实例设计分析和运行效果检验,认为全断面钢衬灌胶加固技术是水工隧洞结构补强和防渗加固处理的有效、可靠的方法,具有广泛的推广应用前景。     

煤田采空区水工隧洞加固处理技术

某输水隧洞设计为无压隧洞,从某煤田上部穿过。因下部预留保护煤柱被回采,形成采空区,造成山体沉降,隧洞变形破坏。为保隧洞安全及设计过流能力,设计从两个方面采取处理措施,一是隧洞采空区地基灌浆处理,二是隧洞衬砌结构拆除重新衬砌。     

压力输水隧洞钢衬混凝土施工技术

采用钢筋混凝土衬砌的压力输水隧洞,当围岩中有断层等软弱结构,抗渗能力较差时,若处理不当,内水外渗使隧洞渗水、漏水,严重时会导致围岩失稳,引起隧洞结构破坏,严重破坏上部环境;采用钢板承受内水压力,可以有效的解决这种问题。通过大伙房水库输水(二期)工程的成功范例,归纳总结了钢衬混凝土技术的设计理论及施工方法,研究结果对于类似工程的设计及施工具有参考意义。     

莱索托隧洞的钢衬

在承包商中，从莱索托高原水利工程获益的是GEC Alsthom SDEM。这家法国公司承包了南部引水隧洞及输水隧洞工程设计、供应、安装、油饰及隧洞衬砌工作。     

水工隧洞灌浆问题

本文依据一些工程资料对隧洞灌浆中的回填灌浆；固结灌浆和接触灌浆等问题作一综述。     

西藏羊卓雍湖电站引水隧洞钢衬施工

羊湖电站引水隧洞处理工程钢衬施工是在海拔４４００ｍ的已初砼的２．５ｍ的洞径内安装外径２．３ｍ的钢管，钢衬长度近３ｋｍ；现场制造，设计无轨运输方案，半年时间完成主体工程任务，是钢结构高原施工的新创举。     

浅析水工隧洞灌浆施工技术

随着我国水利水电工程建设的快速发展,隧洞工程逐渐引起人们的关注。为了解决辽宁周边的缺水问题,中南部城市地区兴建了大伙房水库输水工程。大伙房水库输水工程主要是将大伙房水库的水通过隧洞和管道输送到下游受水城市。经大伙房水库调节后,多年平均供水量17.86亿m3。但是,由于隧洞开挖后容易引发地质构造的严重损坏,水工隧道灌浆法可以有效针对其破碎性进行牢固与强化,减少岩石的变形与碎裂,提高岩石的均质性与整体性。而采用回填灌浆法与固结灌浆法能够改善水工隧道施工环境,达到大伙房水库输水工程的要求。     

羊卓雍湖水电站隧洞钢衬防腐涂料的试验研究

羊卓雍湖湖水中含有多种有害离子，对水电站隧洞的钢衬有较严重的腐馈性，为此需要在钢衬上加防腐涂料，本文介绍钢衬防腐涂料在湖水中防腐性能的试验研究，包括高温、低温环境中的腐恂情况，涂层的附着力等，研究成果已应用于羊卓雍湖水电站。     

考虑主筋约束作用的高压水工隧洞衬砌裂缝开度研究

针对高压水工隧洞衬砌裂缝开度的研究,基于钢筋混凝土有限差分方法,引入Cable结构单元,对衬砌开裂后混凝土—钢筋的联合承载特性进行分析,结果显示,裂缝开裂位置与衬砌力学状态有关。通过探讨运行期高内水压力工况下主筋对衬砌裂缝的约束效果,分析了环向配筋率、钢筋位置、隧洞半径和围岩类别对衬砌裂缝开度的影响,并通过逐步回归分析提出高压水工隧洞衬砌的限裂设计优化方法。结果表明:衬砌最大裂缝开度与环向配筋率、围岩变形模量呈反比,选择适中的钢筋位置可以实现对衬砌的最佳约束;在衬砌限裂的优化设计过程中,建议优先采取固结灌浆等工程措施,改善围岩力学性能,其次提高衬砌环向配筋率以减小最大裂缝开度,将调整钢筋位置和隧洞半径作为衬砌限裂的辅助方法。本文研究成果为高压水工隧洞衬砌限裂设计配筋计算和裂缝预测提供重要参考。     

深埋水工隧洞衬砌渗透压力控制措施研究

我国西部高山峡谷地区水电站工程地下水位高, 深埋水工隧洞衬砌外水压力大, 防渗排水措施要求高。为减小作用于衬砌上的外水压力, 提高衬砌结构的安全性和经济性, 同时减小排水对地下环境的影响, 需要采取合理的围岩防渗排水措施。结合某在建水电站工程, 拟采用固结灌浆、排水孔等防渗排水措施, 建立泄洪洞的三维有限元模型, 精细模拟固结灌浆和排水孔作用, 研究不同方案下隧洞围岩浸润面变化和衬砌所受渗透压力分布规律。结果表明:泄洪洞深部固结灌浆可大幅减少围岩地下水内渗, 有效降低对地下水位的影响, 有利于生态环境保护;排水孔的排水降压作用显著, 可有效减小衬砌所受外水压力。若需兼顾考虑地下水环境影响及有效减小衬砌所受外水压力时, 可采用深固结灌浆联合浅排水孔的处理方案, 且建议固结灌浆范围为5~8 m, 排水孔深度1~2 m。     

水工隧洞衬砌混凝土配合比设计及应用

结合工程实例详细叙述了水工隧洞衬砌混凝土的设计要求、原材料选择、配合比设计及其相关试验调整等,从而使衬砌混凝土的内在质量有了较好的保证,外观质量也有了较大的提高。     

水工隧洞衬砌混凝土质量检测与安全分级评价

由于目前国内还没有针对水工隧洞服役后衬砌质量评价的规范,因此依托引滦入津隧洞,通过现场检测,结合以往的检测报告,并借鉴对水工建筑物、公路隧道等结构混凝土质量的检测技术和评定方法,从混凝土强度、碳化深度、保护层厚度与钢筋锈蚀状态共四个方面,提出了针对隧洞衬砌混凝土质量的检测技术和分级评级方法,并在此四项指标评价分级的基础上,提出了隧洞衬砌混凝土质量综合评价体系。结合引滦入津隧洞衬砌质量的检测结果进行分析,得出引滦入津隧洞衬砌混凝土质量的安全等级为B级,表明隧洞的质量部分已出现一定的问题,应该尽快对重点洞段采取除险加固措施,确保隧洞的安全运行。该评价体系为今后相关工程的安全鉴定提供了参照和依据。     

水工隧洞钢筋混凝土衬砌水压致裂分析方法研究

引入具有水力耦合属性的内聚单元模拟衬砌裂缝、衬砌-围岩交界面,以反映缝隙的位移非连续特征以及内部压力水体的流动特性.结合渗流-应力间接耦合方法,提出了水工隧洞钢筋混凝土衬砌水压致裂算法,探究了衬砌裂缝发展历程、裂缝宽度演化以及缝隙内部水压力传递特征等,并基于此系统分析了衬砌-围岩有条件联合承载特性的影响.计算分析表明,...     

高压水工隧洞BFRP网格增强钢筋混凝土衬砌试验研究

为探究玄武岩纤维增强树脂复合材料网格(简称BFRP网格)对高压水工隧洞钢筋混凝土衬砌结构裂缝控制能力及承载能力的增强作用,进行了高压水工隧洞钢筋混凝土衬砌结构模型对比试验,试验采用真实高压水加载。通过对隧洞模型内壁环向变形监测,以及通过声发射系统对模型在加载全过程中的声发射信息监测,对比分析了BFRP网格对裂缝产生及扩展的影响。研究结果显示,与常规混凝土衬砌结构模型相比较,BFRP网格增强钢筋混凝土衬砌结构模型的极限承载力提高21%、宏观裂缝最大开度减少了68%、宏观裂缝空间分布更为分散;开裂前内壁环向拉应变增大了81%,开裂时的声发射绝对能量占加载过程中声发射总累积绝对能量的33.78%(前者为99.38%),主要破坏模式表现为韧性破坏。可见,BFRP网格可显著提高高压水工隧洞钢筋混凝土衬砌结构的裂缝控制能力和承载能力。     

高压水工隧洞钢筋混凝土衬砌裂缝开度计算方法评析

针对在复杂工作条件下的高压水工隧洞衬砌裂缝宽度的计算问题,基于国内外现有主要裂缝计算方法理论基础,通过研究内水压力、隧洞半径、衬砌厚度、保护层厚度、围岩抗力、混凝土抗拉强度以及衬砌配筋率等参数对衬砌裂缝开裂特性和扩展规律的影响,结合某抽水蓄能电站高压水工隧洞工程案例,开展各裂缝计算方法的综合评析。结果表明:(1)对高压水工隧洞衬砌而言,衬砌裂缝宽度主要受内水压力、围岩抗力和钢筋应力参数的影响,其中内水压力的影响最为显著;(2)由于裂缝开展规律不同,基于一般混凝土构件建立的裂缝计算方法不适用于高压水工隧洞,并且计算结果明显与实际情况差别较大;(3)弹性地基梁方法对高压水工隧洞衬砌裂缝宽度计算较为合适。     

某水电站引水隧洞衬砌结构特性及配筋研究

引水隧洞衬砌结构的内力和配筋与围岩弹性抗力(模量)关系密切,传统设计所采用围岩参数是通过现场地质情况以及相似工程类比得到的,这种方法由于岩体参数的不准确导致配筋结果与实际工程之间出现很大的偏差.结合现场位移监测结果进行反分析得到的岩体参数,采用三维有限元法,开展引水隧洞衬砌结构受力特性研究,利用应力场成果进行结构配筋计算,并与规范配筋成果进行对比分析,从而提出合理的配筋方案.     

水工隧洞衬砌结构非线性地震响应分析

为了合理描述水工隧洞衬砌混凝土的非线性力学特性,采用塑性损伤模型模拟了混凝土材料在地震荷载作用下的本构关系。在此基础上,通过将混凝土刚度与钢筋材料刚度叠加来考虑衬砌中钢筋结构对衬砌刚度的强化作用,并基于此建立了衬砌结构非线性有限元分析模型。结合动力时程法模拟衬砌结构地震响应全过程,建立了完整的衬砌结构地震响应分析模型。通过将该模型应用于某水工隧洞地震响应数值计算中,分析了衬砌结构非线性地震响应特征。结果显示:地震过程中衬砌结构腰部的位移响应较大,衬砌结构整体产生了较为明显的结构变形,导致衬砌腰部最大拉应力达到了1.3MPa左右并超过了混凝土抗拉强度;震后衬砌结构内侧受到附加动水压力的影响,导致其损伤程度较大,损伤最为严重的区域主要分布在衬砌腰部,最大损伤系数达到了0.7左右。     

大尺寸水工隧洞衬砌物理模型试验系统研制与应用

根据水工隧洞衬砌受力特点,研制出一种新型的大尺寸水工隧洞衬砌模型试验系统。该系统主要由压力筒体、加载系统、测量系统、封水结构组成,其中压力筒体由厚22 mm的Q245R钢板制作,尺寸为?3000 mm×L4000 mm,外水压力试验时采用橡胶囊柔性加载方式或衬砌与压力筒体间高压水体直接加载方式,内水压力试验时在隧洞内腔直接采用高压水体加载,动力源由自主设计的伺服控制高压水泵与稳压筒体组成,测量系统由常规检测仪器组合实现,封水结构则由端头涂刷防水胶与双圈橡胶条实施。该模型试验系统在高外水压力、高内水压力作用下的水工隧洞衬砌试验结果表明,所研制的试验系统能满足水工隧洞多种不同边界模型试验要求。